檢視平衡鳥玩具的原始碼

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原作者：謝迺岳<br>
關鍵詞：轉動慣量，能量轉換，防震設計<br>
同義詞：小雞啄米，消防員玩具<br>
附影片：啄木鳥玩具<br>
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市面上有一種玩具：一隻鳥以尖嘴頂住一根桿子的頂端，鳥竟然能夠保持水平平衡。輕輕觸碰鳥的身體時，鳥兒只是微微晃動，並不容易傾倒，實在是太神奇了。<br>
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<div style="align-items:center;"><videoflash>PZvqFfwlPl0</videoflash></div>
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==探究問題== 
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<div style="align-items:center;width:75%;">
a.平衡鳥保持平衡時，受到幾種作用力？平衡鳥的重心在那裡？<br>
b.使用身邊的材料，我們如何設計平衡鳥造型？<br>
c.平衡鳥的原理在生活中有那些應用呢？<br>
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<div style="align-items:center;"><img src='http://iap.ncue.edu.tw/images/wk02/01.jpg' width=180></div>
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==實作項目==
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#材料<br>長竹籤（40cm），塑膠球（直徑4cm），油粘土（20g），竹筷（20cm）
#製作<br>把三支長竹籤貫穿塑膠球，在同一個平面上且成輻射狀；把油粘土揉成兩顆小球，分別粘在兩支竹籤的尾端；這個裝置即稱為平衡鳥玩具。
#操作<br>把一塊粘土製成三角錐並粘在桌上，又把一支竹筷插在粘土上成為支架。把平衡鳥的嘴尖（無粘土的竹籤尖端）放在竹筷的頂端，使平衡鳥保持水平而不倒。
::#猜測：使鳥嘴變長（把第三支竹籤往前伸），鳥的身體會站起來還是倒下去？猜測後再實作並記錄。
::#猜測：使鳥翼變輕（把兩塊粘土的質量各減少一半），鳥的身體會站起來還是倒下去？猜測後再實作並記錄。
::#猜測：使鳥翼張開（把兩翼竹籤的夾角擴大）鳥的身體會站起來還是倒下去？。猜測後再實作並記錄。
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<div style="align-items:center;"><img src='http://iap.ncue.edu.tw/images/wk02/02.jpg' width=180></div>
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==結果與討論==
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<div style="align-items:center;width:75%;">
平衡鳥在平衡時，重心在支點（鳥嘴）的下方。類似掛在竹竿上的衣架，在輕微晃動時重心會升高，但是重力力矩會使重心往原來的位置移動，而回到原來的平衡狀態，因此稱為「穩定平衡」。本探索中的實驗可以量化；例如使鳥嘴變長的操作中，把竹籤每次推動1.0cm；或使鳥翼變輕的操作中，使兩塊粘土每次都減少相同的質量，以使實驗更為精確。 <br>
:#鳥嘴變長時，重心會升高，鳥將倒下且平衡趨於不穩定。
:#鳥翼變輕時，重量減輕了且重心會升高，鳥將倒下且抵抗外力矩的能力降低。
:#鳥翼張開時，重心會升高，鳥將倒下且平衡趨於不穩定。
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==教學目標==
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<div style="align-items:center;width:75%;">
本活動適合K~12的學生，在社區大學對各種年齡與教育程度的學員實施時也饒有趣味。
:#知識上：學生能認知物體在平衡時，重心愈低愈易保持平衡。重心若在支點的下方，更容易維持平衡狀態。 
:#技能上：鼓勵學生動手做，體會定性或簡單的定量實驗、認識相關的科學現象與原理、使用簡單的工具與操作流程，引起學習動機而讓學生更喜歡科學。
:#情意上：使用身邊的器材與回收品，能讓學生重視環保議題與生活應用。本活動適合K~12的學生，在社區大學對各種年齡與教育程度的學員實施時也饒有趣味。親子活動中，大人與孩童可以相互觀摩或競賽，讓人際關係更和諧。 
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<div style="align-items:center;"><img src='http://iap.ncue.edu.tw/images/wk02/03.jpg' width=180></div>
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==應用==
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<div style="align-items:center;width:75%;">
:#在科學：作為重心主題之探索活動。
:#在科技：衣架、天平與懸臂吊車，都是平衡鳥的應用實例。
:#在藝術：紙牌、細鐡線與吸管都是很好的
材料，用於設計平衡鳥很療癒，送禮自用
兩相宜。
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==參考資料==